Триггеры и колебания в биологии презентация

Содержание

Бифуркационный анализ Поиск качественных изменений в решении системы дифференциальных уравнений при изменении параметров системы График зависимости стационарного состояния от бифуркационного параметра называется бифуркационной диаграммой Бифуркации стационых состояний: λ (real) λr =0

Слайд 1ТРИГГЕРЫ И КОЛЕБАНИЯ В БИОЛОГИИ
Курс: «Физиологическая кибернетика»
Лекция 05. 12 октября 2017


Слайд 2


Слайд 3Бифуркационный анализ
Поиск качественных изменений в решении системы дифференциальных уравнений при изменении

параметров системы
График зависимости стационарного состояния от бифуркационного параметра называется бифуркационной диаграммой
Бифуркации стационых состояний:
λ (real) <0 -> λr =0 -> λr >0

Слайд 4Бифуркация «узел-седло»
Бифуркации из λ = 0: узел-седло


Слайд 5Автокаталитическая реакция в открытой системе
Bifurcation Discovery Tool
DBSolve
X
a
6


Слайд 7
Бифуркации из λ = 0: транскритическая бифуркация
«тривиальное» стац. состояние
a=1


Слайд 8
Cуперкритическая «вилка»
a=0.5
a=-0.5


Слайд 9
Cуперкритическая «вилка» в системе химических реакций
X
a
1
Y
1
a


Слайд 10
Cупер-критическая «вилка» в системе химических реакций - 2
a=-2


Слайд 11
Cубкритическая «вилка»
a=-2


Слайд 12Регуляция экспрессии генов
Прокариоты: оперон
Эукариоты: все уровни


Слайд 14E. Coli trp Repressor


Слайд 16

Messenger RNA (M)

Operon-polymerase

Operon- repressor
oP + of + oR = 1
activated repressor

Enzyme

Trp



Слайд 17
Steady state


Слайд 18E. Coli lac operon
lactose
permease
β-galactosidase
thiogalactoside
transacetylase 
расщепление
лактозы
транспорт
Лактозы в клетку


Слайд 21
Allolactose (А), lactose (L), permease (P)
β-galactosidase (B), mRNA (M), repressor (R)
Operon-repressor

(or), operon-producing (op)

Steady-state

Steady-state


Слайд 23Триггер Жакоба-Мано













 


Слайд 24Триггер Жакоба-Мано: γ=1, L=4








m


Слайд 25Триггер Жакоба-Мано: m=3, L=1.61








gamma


Слайд 26Предельный цикл
О1. Предельным циклом векторного поля на фазовой плоскости называется замкнутая

(периодическая) траектория этого векторного поля, в окрестности которой нет других периодических траекторий.

Слайд 27Предельный цикл
С каждой из сторон предельный цикл является либо отталкивающим,

либо притягивающим. Если поведение с обеих сторон одинаково — цикл называется соответственно отталкивающим или притягивающим. Если же с одной стороны происходит притяжение, а с другой отталкивание — говорят о полуустойчивом цикле


Слайд 28Теорема Пуанкаре-Бендиксона
О2. Предельное множество —это множество состояний, к которым объект неограниченно

приближается при неограниченном возрастании (или убывании) времени.
Т1. Пусть задано C1-гладкое векторное поле на плоскости или в некоторой области плоскости, имеющее лишь конечное число особых точек. Тогда ω-предельное множество любой траектории — это либо (1) особая точка, либо (2) периодическая траектория, либо (3) полицикл (объединение особых точек и соединяющих их отрезков траекторий).

Слайд 29Теорема Пуанкаре-Бендиксона


Слайд 30Критерий Бендиксона
Если дивергенция векторного поля на плоскости знакопостоянна и отлична от

нуля в некоторой односвязной области, то отсутствуют замкнутые фазовые кривые этого поля, целиком лежащие в этой области.

Слайд 31

Бифуркации из пары комплексно-сопряженных λ: теорема Хопфа
Тогда в системе есть предельный

цикл в области a0, причем радиус цикла пропорционален и частота близка к ω0

Цикл стабильный если ν > 0 и цикл существует при а > а0, либо если ν < 0 и цикл существует при а < а0. В противном случае он нестабильный.


Слайд 32Бифуркация Андронова-Хопфа
суперкритическая
бифуркация


Слайд 33Бифуркация Андронова-Хопфа
субкритическая
бифуркация
с < -1 -1 < c

0 c > 0





Слайд 34Брюсселятор


Слайд 36Я

автокатализ
автоингибирование
Положительная обратная связь
Отрицательная обратная связь
Длинная обратная связь


Слайд 37Кальциевая сигнализация


Слайд 42Открытая система


Слайд 47Гликолиз – «истощение субстрата»
Glucose
F6P
F1,6P2


упрощенная схема
Kmx >> x
Kmy >>y

узел: α = 0.25; r = 1.
устойчивый фокус:

α = 4; r = 0.2

1й предельный цикл: α = 6; r = 0.2

2й предельный цикл: α = 8; r = 0.5


Слайд 48Циклины – «активатор-ингибитор»


Слайд 49Осциллятор Гудвина - отрицательная обратная связь


Слайд 50Спасибо за внимание!


Слайд 51Предельный цикл
Теорема 1. Пусть на фазовой плоскости существует область, из которой фазовые траектории

не выходят, и в которой нет положений равновесия (особых точек). Тогда в этой области обязательно существует предельный цикл, причем все остальные траектории обязательно наматываются на него.
Теорема 2. Если существует на фазовой плоскости некоторая замкнутая область, такая, что все фазовые траектории, пересекающие границу этой области, входят в нее, и внутри этой области находится неустойчивая особая точка, то в этой области обязательно имеется хотя бы один предельный цикл 

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика